Shreddingers ligning: når usikkerhetsprinsippet går opp til 12 – Physics World

[Innebygd innhold]

makulere (ʃrɛd), verb (intransitiv, slang): å spille en elektrisk gitar ved å bruke sett med noter på en måte som produserer en lyd som er forvrengt (dvs. merkelig og noen ganger ubehagelig) -
en ganske tvilsom definisjon, takket være Cambridge engelsk ordbok.

Jeg tror det er trygt å si at heavy-metal-musikk populært oppfattes som verken cerebralt utfordrende eller en spesielt høyprydet kunstform. For de fleste utenfor subkulturen er det faktisk støy for neandertalere. Kvantemekanikk, på den annen side, antas å være en av menneskehetens ruvende intellektuelle prestasjoner. Faktisk er det så konseptuelt krevende at selv om du tror du forstår det, så gjør du det visstnok ikke.

Så hva skjer når metallets styrke møter kvantefysikkens hjerner? Det er et spørsmål jeg har forsket intensivt på siden jeg ble invitert av Institute of Physics for mer enn et tiår siden for å bidra til det (nå dessverre nedlagte) fysikkfokus blogg. Selv om jeg alltid har hatt en stor interesse for å skrive, hadde jeg ikke blogget tidligere og var ikke helt sikker på hvordan jeg best skulle plassere innleggene mine. Så jeg fulgte standardrådene – skriv det du vet.

I 2013 kom jeg over mine tvillingbesettelser av metall og fysikk skrevet et stykke der jeg prøvde å forklare Heisenberg-usikkerhetsprinsippet i sammenheng med de tøffe gitarene til Metallica, Megadeth, Opeth et al. Å skrive det var så gøy – det er tross alt bare brukt Fourier-analyse – at metall-kvante-forbindelsen ble temaet for en hel bok. Når usikkerhetsprinsippet går til 11: Eller hvordan forklare kvantefysikk med tungmetall ble behørig publisert i 2018.

Men kunne vi presse sammensmeltningen av metall og kvantefysikk utover 11, til en øreknusende 12 på volumskiven? I stedet for bare å skrive om sammenhengene, hvorfor ikke legge inn kvantekonsepter direkte, fra bunnen og opp, i en metallsang? La oss utlede riffene, rytmene og tekstene fra fysikkligninger, konstanter og teorier. Skulle multiverset eksistere, ville det alltid være et univers der "kvantemetall" eksisterer, og det kan like gjerne være dette.

Den resulterende sangen, "Hold kjeft og beregn", ble nylig publisert på Seksti symboler YouTube-kanal, som er et samarbeid mellom filmskaperen/videojournalisten Brady Haran og fysikere ved University of Nottingham. (Faktisk ble tittelen på denne artikkelen løftet direkte fra en kommentar som ble lagt igjen av en seer under videoen – så takk @muusers.) Jeg må innrømme at Brady har hengitt meg tidligere når det kommer til metall-matematikk-lenker etter at vi samarbeidet med Dave Brown på en gyldne snitt-inspirert sang i 2012 for Brady's Numberphile kanal.

Kan vi presse sammensmeltningen av metall og kvantefysikk utover 11, til en øreknusende 12 på volumskiven?

Med "Hold kjeft og beregn", men vi ønsket å presse metall-vitenskapskonvolutten mye lenger slik at ikke bare sangen ville være drevet av en musikalsk koding av kvantekonsepter, men at fysikkstudenter, lærere og forskere også ville være direkte involvert i opprettelsen. En stor takk til filmskaperen Sean Riley, som vanligvis står bak Datafil kamera, for hans inspirerte redigering av gaggles av gigabyte med opptak for å produsere den endelige Seksti symboler video. Øresprengende takk er også takket være David Domminney Fowler – gitarist med australske Pink Floyd (søk dem opp hvis du er Floyd-fan), produsent, lydtekniker, av og til Datafil bidragsyter og selverkjent uber-nerd – for å mikse sangen.

Sangen inneholder bassspilling fra James Theobald - sjef for fysikk ved Minster skole i Southwell, Nottinghamshire – sammen med en gitarsolo fra Chris Morley, en postdoc i kvanteteknologi ved Nottingham. Midtveis i sangen er det et "kor" av Nottingham-studenter som synger "This is the root of all things" under opplesning av en nøkkelpassasje fra Paul Diracs sjangerdefinerende klassiker fra 1930 Prinsippene for kvantemekanikk.

Når det kom til å velge tittel og refreng for sangen, var det egentlig ikke noe annet valg. Det måtte være "Shut Up And Calculate" - den evigvarende formaningen til fysikkundergrader når det gjelder å sette seg inn i kvantemekanikk. Hvis du vil vite hvordan vi skjulte kvanteligninger og konsepter i sangen, er alle de blodige detaljene på min Symptomer på universet blogg. Kort oppsummert, her er bare noen av fysikk-metall-kartleggingene vi brukte. Åpningsriffene er en kartlegging av sifrene (i SI-enheter) til ħ/2m (gitar panorert til venstre) og ħ (panorert til høyre) til tonene i en C-harmonisk mollskala, som koder konstanter i den tidsavhengige Schrödinger-ligningen. Disse riffene undergraves av tromme-bass-aksenter som følger en 1, 4, 9, 16 sekvens, dvs. matcher energiegenverdiene for en uendelig 1D-potensialbrønn.

Evnen til å få kontakt med forskjellige publikummere var en sentral motivasjon for denne nye sangen

Under refrenget er det et gjentatt 6..6..2..6..0 basstrommemønster, punktert av snaren, som representerer de første par sifrene i Plancks konstant, h. Dette mønsteret veksler til snare-beats som er punktert av basstrommen etter morsekode for "e to i pi" (dvs.^iπ) – et faseskift på 180 grader – høres midt i sangen. Jeg sa at vi tok kvantemetall-tingen til langt over 11!

Etter at vi lastet opp Numberphile golden-ratio-sang for alle disse årene siden, en av kommentarene under videoen som virkelig festet seg med meg var: «Jeg tror du har fått meg til å like matematikk. Flinke jævler." Det er akkurat den evnen til å få kontakt med forskjellige publikummere – som ellers kanskje dessverre tror at fysikk eller matematikk ikke er noe for dem – var en nøkkelmotivasjon for denne nye sangen og faktisk for boken min.

Like motiverende er imidlertid å imøtegå den slitne gamle stereotypen om at vitenskap ikke er kreativ. Jeg tror det er like mye kreativitet involvert i å sette opp et fysikkeksperiment eller beregning som det er i maleri, poesi eller låtskriving. Å krysse skillet mellom kunst og vitenskap, fra begge retninger, er avgjørende for å motvirke denne myten. Og hvis vi kan gjøre det gjennom metall, desto bedre.

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk deg selv. Tilgang her.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• PlatoESG. Bil / elbiler, Karbon, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Avfallshåndtering. Tilgang her.
• BlockOffsets. Modernisering av eierskap for miljøkompensasjon. Tilgang her.
• kilde: https://physicsworld.com/a/shreddingers-equation-when-the-uncertainty-principle-goes-up-to-12/